Embed Size (px)
Citation preview
74 | JURNAL ENERGI & KELISTRIKAN VOL. 8 NO. 2, JUNI - DESEMBER 2016
PENGUJIAN KONDISI ISOLASI MAIN TRANSFORMATOR GTG 1.1 DENGAN METODE DIELECTRIC RESPONSE ANALYSIS (DIRANA)
Erlina
1, Muhlas
2
Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknik PLN email :
Abstract : One Way to Maintain reliability review namely with a transformer maintenance how to operate good. transformer maintenance operations can be done online or hearts operational state and operates offline or exit network. Operates offline transformer testing can be done with condition assessment method used to review assessing the costs kos transformer. Testing DIRANA (Dielectric Response Analysis) is a prayer one condition assessment method for isolation of review helps predict conditions like oil conductivity and moisture content of the paper on country isolation transformer. Writing tests DIRANA singers perform, so that can be give the next follow-up recommendations should taken against the main transformer at PLTGU. On moisture testing method CHL dry category because value <2.2%, thus by Main Transformer (MT) 1.1 GT hearts normal conditions. Transformer oil conductivity values From the findings of Measurement worth 290 fs / m, the value of the conductivity of the transformer oil SIGN categories Good hearts. Keywords: transformer, DIRANA, PLTGU
Abstrak : Salah satu cara untuk menjaga kehandalan suatu transformator yaitu dengan cara pemeliharaan transformator secara baik. Pemeliharaan transformator dapat dilakukan secara online atau dalam keadaan beroperasi maupun secara offline atau keluar jaringan. Pengujian transformator secara offline dapat dilakukan dengan metode Condition Assessment yang digunakan untuk menilai kinerja transformator. Pengujian DIRANA (Dielectric Response Analysis) adalah salah satu metode Condition Assessment untuk membantu memprediksi kondisi isolasi seperti oil conductivity dan kadar moisture pada kertas isolasi transformator. Penulisan ini melakukan pengujian DIRANA, sehingga dapat memberikan rekomendasi tindak lanjut berikutnya yang harus diambil terhadap main transformer yang ada di PLTGU. pada pengujian metode CHL Moisture category dry karena nilainya <2,2%, dengan demikian Main Transformator (MT) GT 1.1 dalam kondisi normal. Nilai konduktivitas minyak trafo dari hasil pengukuran bernilai 290 fS/m, nilai konduktivitas minyak trafo masuk dalam katagori baik. Kata Kunci : transformator, DIRANA, PLTGU PENDAHULUAN
Salah satu penyebab yang dapat mengurangi
tingkat kinerja dari sebuah transformator adalah gangguan internal incipent transformator. Gangguan ini biasanya berkembang dengan lambat, dan bisa berakibat pemburukan dari isolasi baik minyak transformator maupun kertas selulosa. Lokasi penyebab gangguan ini sangat sulit diketahui karena desain dan komponen dari sebuah transformator yang kompleks. Untuk mencegah kemungkinan hal buruk yang mungkin terjadi pada transformator tersebut, maka perlu mendeteksi gangguan yang terjadi di dalam transformator.
Metode yang dapat digunakan untuk membantu memprediksi kondisi isolasi transformator adalah DIRANA (Dielectric Response Analysis). DIRANA (Dielectric Response Analysis)
ini adalah sebuah peralatan diagnosa yang bisa digunakan mengetahui kondisi isolaso transformator serta memperkirakan kemungkinan gangguan di dalam internal transformator denganmembandingkan respon dielektrik dengan pemodelan berbasis kurva pada konstruksi sistem isolasi. DIRANA menggunakan dua metode pengukuran yaitu FDS (Frequency Domain Spectroscopy) dan PDC (Polarization and Depolarization Current). Metode ini merupakan cara
yang paling efektif untuk mengetahui kondisi isolasi dan kadar moisture pada Transformator.
Tujuan penulisan ini adalah untuk mengetahui kondisi isolasi dan kadar moisture pada minyak isolasi transformator tanpa membuka perangkat transformator dengan menggunakan alat DIRANA. Adapun manfaat dari hasil penulisan yang diperoleh adalah dapat mendeteksi adanya gangguan internal transformator yang tidak dapat diketahui pada perawatan rutin dan mengoptimalkan life time dari
transformator sehingga menunda penggantian transformator baru. Masalah penelitian dirumuskan cara menggunakan alat uji DIRANA (Dielectric Response Analysis) dan prosedure atau langkah kerja pada pegujian DIRANA (Dielectric Response Analysis).
TEORI PENUNJANG Pengertian Transformator
Transformator daya (tenaga) adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan energi listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya.Transformator bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik diantara dua lilitan yang terdapat didalamnya.
Fungsi transformator dalam sistem tenaga listrik adalah untuk menaikkan atau menurunkan
JURNAL ENERGI & KELISTRIKAN VOL. 8 NO. 2, JUNI - DESEMBER 2016 | 75
tegangan sehingga daya yang dikirim dari suatu pembangkit tidak mengalami susut daya karena rugi – rugi yang signifikan. Sehingga penggunaan transformator dalam sistem tenaga listrik sangat diperlukan.Berdasarkan tegangan operasinya dapat dibedakan menjadi transformator 500/150 kV dan 150/70 kV biasa disebut Interbus Transformator (IBT). Transformator 150/20 kV dan 70/20 kV disebut juga trafo distribusi. Titik netral transformator ditanahkan sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan / proteksi, sebagai contoh transformator 150/70 ditanahkan secara angsung di sisi netral 150 kV dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan rendah atau tahanan tinggi atau langsung di sisi netral 20 kV nya. Transformator dapat dibagi menurut fungsi / pemakaian seperti transformator mesin (pembangkit), transformator gardu induk dan transformator distrbusi. Transformator dapat juga dibagi menurut kapasitas dan tegangan seperti transformator besar, sedang dan kecil.
Prinsip Kerja Transformator
Pada dasarnya transformator terdiri dari dua atau lebih kumparan yang dihubungkan oleh medan magnetik bersama. Bila satu diantara kumparan primer ini dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik, maka akan timbul fluks yang amplitudonya tergantung pada tegangan primer dan jumlah lilitan.
Gambar 1. Prinsip Dasar Transformator
Lilitan yang dihubungkan dengan sumber biasanya disebut dengan lilitan primer sedangkan lilitan yang dihubungkan dengan beban disebut dengan lilitan sekunder. Dengan demikian transformator merupakan peralatan yang dapat memindahkan energi listrik dari satu sirkuit ke sirkuit yang lain tanpa merubah frekuensi. Pada gambar 1 , lilitan 1 dihubungkan pada sumber tegangan sehingga lilitan tersebut dilalui Ip yang akan menginduksikan fluks pada setiap lilitan. Bila lilitan 2 dihubungkan ke beban maka akan mengalir arus Is.
Dalam keadaan tidak berbeban bila kumparan primer suatu transformator dihubungkan dengan sumber V1 yang sinusoidal, maka akan mengalir arus primer I0 yang juga sinusoidal.
Gambar 2. Suatu arus listrik mengelilingi inti besi maka besi itu menjadi magnet.
Apabila ada arus listrik bolak-balik yang
mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet (seperti gambar 2.) dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan mengelilingi magnet, maka akan timbul gaya gerak listrik (GGL).
Konstruksi Utama Transformator
Komponen utama transformator adalah sebagai berikut : 1. Inti besi Berfungsi untuk mempermudah jalannya fluksi
yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Inti besi ini terbuat dari lempengan–lempengan besi tipis yang berisolasi untuk mengurangi panas yang ditimbulkan oleh Eddy Current
2. Kumparan Transformator adalah lilitan kawat berisolasi yang
membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder yang diisolasi baik terhadap inti besi maupun antar kumparan dengan isolasi padat seperti karton, kertas, pertinak dan sebagainya.
3. Minyak transformator Sebagian besar kumparan – kumparan dan
inti trafo tenaga direndam dalam minyak, terutama trafo tenaga yang berkapasitas besar. Minyak trafo ini mempunyai tiga fungsi utama yaitu sebagai isolator, pendingin dan pelindung. a. Sebagai isolator yaitu mengisolasi
kumparan dengan bodi di dalam trafo agar tidak terjadi loncatan listrik akibat tegangan tinggi.
b. Sebagai pendingin yaitu menyerap panas yang ditimbulkan pada saat trafo dibebani dan melepaskannya melalui radiator.
c. Sebagai pelindung yaitu melindungi komponen – komponen di dalam trafo dari korosi dan oksidasi.
76 | JURNAL ENERGI & KELISTRIKAN VOL. 8 NO. 2, JUNI - DESEMBER 2016
Gambar 3. Minyak Transformator
Pada gambar 3. dapat dilihat perbedaan minyak transformator, menurut sifat fisik dari minyak trafo yang baik adalah berwarna bening dengan indikasi skala warna – warna minyak transformator. Semakin pekat maka semakin jelek kualitas dari minyak trafo, tetapi sebaliknya semakin jernih minyak transformator maka semakin bagus kualitas minyak tersebut.
METODE PENELITIAN Metode pengukuran kondisi isolasi transformator
Jenisisolasi pada transformator terbagi menjadi dua yaitu cair dan padat. Pada trafo isolasi cair yang digunakan yaitu isolasi cair minyak. Isolasi cair minyak pada trafo mempunyai dua fungsi utama yaitu sebagai isolasi listrik dan sebagai media pendingin. Sebagai isolasi listrik, minyak harus mampu menahan medan listrik tinggi. Sebagai media pendingin, maka sifat-sifat transfer panas, viskositas, titik bakar dan beberapa sifat thermal lainnya penting untuk diperhatikan. Sedangkan untuk isolasi padat pada trafo,terdapat pada belitan. Tujuan isolasi pada belitan yaitu untuk mengisolasi masing-masing belitan terhadap belitan yang lainnya, sehingga tidak terjadi flashover antar belitan. Metode pengukuran kondisi isolasi pada transformator menggunakan metode Frequency Domain Spectroscopy , Polarization and depolarization current, dan Dielectric Response Analysis. HASIL DAN PEMBAHSAN FDS (Frequency Domain Spectroscopy)
Dengan menggunakan Frequency Domain Spectroscopy faktor dissipasi pada sistem isolasi
terukur dengan sweep frequency. Pada skala frekuensi tinggi FDS dapat mengukur secara cepat, tetapi ketika menggunakan pengukuran dibawah 0.1 mHz pengukuran akan berjalan lama. Di bawah ini merupakan contoh hasil FDS curve.
Gambar 4. Hasil pengukuran dari metode FDS test
PDC (Polarization and Depolarization Current)
Menggunakan metode Polarization and depolarization current, tegangan DC diinjeksikan pada sistem isolasi, dengan cara ini arus polirasisasi dapat terukur. Setelah itu arus depolarisasi yang dialirkan pada sistem isolasipun terukur. Dari arus polarisasi dan depolarisasi respon dielektrik dievaluasi dan karakteristik faktor disipasi dihitung. Metode PDC lebih cepat dari pada metode
FDS ketika di set pada pengukuran frekuensi rendah. Di bawah ini merupakan contoh hasil pengukuran dari metode PDC.
Gambar 5. Hasil pengukuran dari metode PDC test
Dirana (Dielectrik Response Analysis)
Dengan membandingkan respon dielektrik dengan pemodelan berbasis kurva pada konstruksi sistem isolasi, dirana menyediakan indikasi kondisi isolasi seperti: 1. Kandungan moisture pada minyak ataupun
kertas isolasi 2. Kegagalan OIP, RBP dan RIP pada bushing
tegangan tinggi 3. Kegagalan pada generator, motor dan isolasi
pada kabel Berikut gambar yang menjelaskan tipe faktor
dissipasi dan karakteristik frekuensi pada sebuah trafo yang digunakan untuk mendiagnosa sistem isolasi.
Gambar 6. Tipikal karakteristik faktor disipasi pada trafo
Pengertian DIRANA (Dielectric Response
Analysis ) Dirana atau disebut juga Dielectric Response
Analysis merupakan salah satu tools atau alat yang digunakan untuk menganalisa kondisi isolasi pada trafo dan kadar moisture pada trafo. Dirana menggabungkan dua metode pengukuran FDS (Frequency Domain Spectroscopy) dan PDC (Polarization and Depolarization Current)
JURNAL ENERGI & KELISTRIKAN VOL. 8 NO. 2, JUNI - DESEMBER 2016 | 77
Gambar 7.Alat ukur Dirana (Dielectrik Response Analysis)
Isolasi pada trafo perlu dianalisa dan diketahui kondisinya karena isolasi menjadi subjek yang penting untuk dibahas karena selama proses beroperasinya isolasi rentan terhadap pengaruh temperatur, vibrasi, medan elektrik, oksigen, asam, perubahan moisture serta kontaminasi kimia. Menurunnya kualitas isolasi pada trafo dapat menyebabkan terjadinya aging atau penuaan pada trafo serta dapat menyebabkan terjadinya breakdown.
Sistem isolasi pada trafo dapat dimodelkan dalam bentuk pemodelan dielektrik yang berisikan resistansi dan capasitansi secara seri dan parallel. Direpresentasikan dalam bentuk polarisasi dan rugi-rugi konduktif pada isolasi. Meningkatnya kadar moisture pada isolasi menghasilkan perubahan model dielektrik, konsekuansinya merubah respon dielektrik, dengan mengukur respon dielektrik pada trafo dengan range frekuensi yang lebar kadar moisture dapat diketahui serta kondisi isolasi dapat didiagnosa. Main Transformator (MT) Gas Turbine 1.1
Unit pembangkitan Muara Karang merupakan salah satu pembangkit yang dikelola oleh PT. Pembangkitan Jawa Bali (PJB) yang merupakan anak perusahaan dari PT. PLN (Persero) yang terletak dibarat sungai karang yaitu PLTGU blok 1 dan sebelah timur sungai karang yaitu PLTU 45 dan PLTGU blok 2 dengan total daya terpasang 1614 MW yang melayani kebutuhan listrik disebagian daerah ibukota Jakarta dan Tanggerang.
Tabel 1. Daya terpasang di Unit Pembangkitan Muara Karang
No Unit Daya
Terpasang Tahun Beroperasi
1 GTG # 1.1 107 MW 26 Oktober 1992
2 GTG # 1.2 107 MW 27 Oktober 1992
3 GTG # 1.3 107 MW 13 Nopember 1992
4 STG # 1.0 180 MW 8 Juni 1995
5 PLTU # 4 200 MW 26 Nopember 1981
6 PLTU # 5 200 MW 7 Juni 1982
7 GTG # 2.1 250 MW 5 Februari 2010
8 GTG # 2.2 250 MW 11 Februari 2010
9 STG # 2.1 71 MW 20 Januari 1979
10 STG # 2.2 71 MW 28 Januari 1979
11 STG # 2.3 71 MW 28 Juni 1979
Unit Pembangkitan Muara Karang
memproduksi sekitar 7900 GWh per tahun yang kemudian disalurkan ke system saluran tegangan tinggi 150 KV. Unit pembangkit ini sangat berpengaruh dalam melayani kebutuhan listrik di DKI Jakarta termasuk Istana Negara, Kawasan senayan termasuk gedung MPR / DPR, dan kawasan perkantoran di Thamrin selain itu juga melayani objek vital nasional di Tangerang. Prosedure pengukuran DIRANA Main Transformator (MT) GTG 1.1 Persiapan
a. Ijin ke operator Unit Pembangkit setempat
b. Pastikan area yang akan diuji aman (safety area)
c. Lapor ke K3 untuk pemberian safety line pada
daerah disekitar generator d. Pastikan transformator yang akan diuji dalam
tidak keadaan bertegangan (unit shut down) e. Disconnect sisi high voltage dan low voltage
transformator f. Siapkan Power Supply 220 Volt AC yang
sudah diground bodynya
g. Buka tas peralatan dan keluarkan setiap masing-masing komponen alat
Prosedur pengoperasian peralatan disisi software a. Klik tombol monitor untuk mengecek pengaruh
noise dari luar, jika noise terlalu besar maka gunakan CH-L saja untuk melakukan pengukuran(karena apabila menggunakkan Gstg hasilnya akan negative value), jika noisenya sedang maka gunakan CH-L dan Gstg
b. Klik tombol Konfigurasi pengukuran toolbar atau pengukuran konfigurasi pada menu pengukuran untuk membuka pengukuran jendela konfigurasi
c. Pada tab connections, pilih transformer power (2 winding) benda uji, kemudian pilih kotak centang untuk CHLmenentukan isolasi utama (H - L)
d. Klik tab Settings, kemudian masukkanfrekuensidan tegangan output untuk pengukuran FDS dan PDC seperti yang ditunjukkan dalamgambar berikut.
e. Pada tab Setting, klik Tampilkan Pengaturan Lanjutan. Pengukuran menampilkan jendela Konfigurasi defaultpengaturan lanjutan (Andatidak perlu mengubahnya).
f. Klik tombol OK untuk menutup Konfigurasi Pengukuran
g. Urutan pengukuran anda dikonfigurasi Pelaksanaan Prosedur disisi Hardware
a. Hubungkan DIRANA ke transformator daya yang akan diuji
b. Hubungkan kabel grounding padapanel belakang dari DIRANA, dan penjepit ujung lainnya untuk transformator tangki.
c. Hubungkan DIRANA ke komputer menggunakan kabel USB
d. Tekan power DIRANA sehingga DIRANA dalam posisi “ON”
Cara mengkoneksikan DIRANA ke terminal transformator
a. Hubungkan kabel triaksial kuning ke salah satu terminal bushing (U, V, W)di sisi transformator high voltage menggunakan klem pengukuran.
b. Jumper rangkaian U,V,W, pada sisi high voltage dengan menggunakan kabel tembaga
c. Hubungkan guard sisi high voltage pada body transformator
d. Hubungkan kabel triaksial merah ke salah satu terminal bushing (u, v, w)di sisi transformator low voltage menggunakan klem pengukuran
78 | JURNAL ENERGI & KELISTRIKAN VOL. 8 NO. 2, JUNI - DESEMBER 2016
e. Hubungkan guard sisi low voltage pada body transformator
f. Jumper rangkaian u,v,w, pada sisi low voltage dengan menggunakan kabel tembaga.
Cara melakukan pengukuran
a. Klik tombol Start Pengukuran
Gambar 8. Hasil Pengukuran DIRANA
b. Selama proses pengukuran berlangsung, hasil
pengukuran akan terus ditampilkan dalam bentuk grafik
c. Setelah proses pengukuran dinyatakan cukup maka segera hentikan proses pengukuran
d. Lakukan assesment dengan cara KLIK tombol assesment untuk mengetahui kadar air isolasi transformator dan konduktivitas minyak
e. Pengukuran selesai, bersihkan area kerja
Gambar 9. Hasil pengujian kandungan moisture
Data hasil pengukuran DIRANA Main Transformator (MT) GT 1.1 1. Grafik Pengukuran CHL
Gambar 10. Grafik pengukuran CHL
3. Hasil Pengukuran
Analisa hasil pengukuran
Berdasarkan data diatas bisa dianalisa bahwa nilai kandungan moisture kertas isolasi transformator 0,9% sehingga masuk dalam moisture category dry karena nilainya <2,2%. Nilai konduktivitas minyak trafo dari hasil pengukuran bernilai 290 fS/m, nilai konduktivitas minyak trafo masuk dalam katagori baik menurut standarkriteria kandungan moisture pada kertas isolasi berdasarkan IEC 60422 yaitu 0.1 pS/m – 1.0 pS/m.
Dengan demikian Main Transformator (MT) GTG 1.1 dalam kondisi normal dan hasil pengujian ini dijadikan sebagai baseline (referensi) untuk pengujian berikutnya. Pengujian di MT GT 1.1 menggunakan Strategi DIRANA baseline sebagai referensi untuk pengujian DIRANA berikutnya.Hasil-hasil pengukuran ini perlu ditindaklanjuti untuk prediksi perawatan agar gejala kerusakan pada kertas isolasi transformator tidak memburuk. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pembahasan dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. DIRANA merupakan salah satu tools atau alat
yang digunakan untuk menganalisa kondisi isolasi pada trafo dan kadar moisture pada trafo. Dirana mengabungkan dua metode pengukuran FDS (Frequency Domain
JURNAL ENERGI & KELISTRIKAN VOL. 8 NO. 2, JUNI - DESEMBER 2016 | 79
Spectroscopy) dan PDC (Polarization and Depolarization Current)
2. Hasil pengujian DIRANA ini yang terdiri dari : a. pada pengujian metode CHL Moisture
category dry karena nilainya <2,2%. Dengan demikian Main Transformator (MT) GT 1.1 dalam kondisi normal.
b. Nilai konduktivitas minyak trafo dari hasil pengukuran bernilai 290 fS/m, nilai konduktivitas minyak trafo masuk dalam katagori baik menurut standar kriteria kandungan moisture pada kertas isolasi berdasarkan IEC 60422 yaitu 0.1 pS/m – 1.0 pS/m.
DAFTAR PUSTAKA
M. Koch, S. Tenbohlen, M. Krüger and M.Puetter. 2011, “Advanced Insulation Diagnostic by Dielectric Spectroscopy” , Ljubljana, Slovenia.
M. Koch, M. Krüger, 2008,“Moisture Determination by Improved On-Site Diagnostics”,
TechConAsia Pacific, Sydney, download at www.omicron.at.
MuljoAdji, A.G. 2013, PedomanOperasional Baku Remaining Life Assessment (RLA)Pembangkitan. Surabaya.
IEC 60422, 2005, ”Mineral insulating oils in electrical equipment – Supervision and maintenance guidance”, Third edition,
Switzerland. DIRANA (Dielectric Response Analysis),2010, user
manual book,Omicron Electronic Asia,Hong Kong.
PanduanPemeliharaanTrafoTenaga PT PLN (Persero) P3B,2013, Jakarta.
IK Pengujian kondisi isolasi dengan metode DIRANA, PT PJB UPHB (Unit Pelayanan Pemeliharaan Wilayah Barat), 2012, Jakarta.
Rakhman,A, 2014, Dilectric Response Analysis.
Tersedia :http://rakhman.net/2014/09/dielectric-response-analysis.html
DIRANA Aplication Guide,2008, “Measuring and Analyzing the Dielectric Response of a Power Transformer”.
